Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Но, с другой стороны, движение сырья двумя и более потоками имеет и недостатки, заключающиеся в том, что с
т -20
305
\
\
увеличением числа потоков снижается скорость каждого потока» следовательно уменьшается частный коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к сырью, т. е. несколько ухудшаются условия теплопередачи. Кроме того, наличие двух и более потоков усложняет работу, так как приходится опасаться неравномерного поступления сырья в каждый из параллельных потоков, особенно в момент появления так называемых „паровых пробок".
Практика работы трубчатых печей и теоретические подсчеты показывают, что число параллельных потоков следует принимать с таким расчетом, чтобы скорость потока на входе в печь была в пределах 0,8—2,0 м\сек. Диаметр труб печного змеевика обычно бывает 3—6*.
Скорости потоков, превышающее 2—2,5 м/сек, приводят
к резкому увеличению гидравлических сопротивлении, а следовательно, и к расходу энергии. С другой стороны, как показала С. В. Адельсон [38], в этом случае сырье начинает испаряться в змеевике печи лишь после значительного перегрева, т. е. температура сырья в определенных зонах змеевика может оказаться значительно выше, чем на выходе из печи. Этот перегрев может привести к усиленному отложению кокса и к преждевременному износу труб.
Выбрав с учетом вышесказанного диаметр труб и число параллельных потоков, производят технологический расчет печи, т. е. определяют необходимое число труб радиантной и конвенкционной секции печи, среднюю теплонапряженность отдельных участков радиантной секции, подсчитывают основные размеры печи и затем переходят к определению гидравлических потерь в змеевике печи с целью определения давления на входе сырья в печь.
Ниже приводится последовательность расчетов при определении давления на входе в печь.
1. Подсчитывают приведенную длину (/т) одной трубы, считая, что на каждую трубу в среднем приходится один печной двойник (ретурбенд)
/т = /т + 4, м (X, 90)
где /т—фактическая длина трубы, м;
/э—эквивалентная длина двойника, м. Для двойника с плавным поворотом потока можно принять 4=30 d; то же с резким поворотом 4=(50-^-60) d, где г/—внутренний диаметр трубы, м.
2. Разбив кривую НТК сырья в мольных концентрациях на узкие фракции, по уравнению изотермы жидкой фазы
p—ZPi а{ для нескольких температур находят значения р и строят кривую p=f (t), дающую зависимость между давлением и температурой начала ОИ.
306
3. Затем вычерчивают схему движения потока сырья с разбивкой ее на несколько секций с таким расчетом, чтобы в пределах каждой секции можно было принять среднюю теплонапряженность поверхности нагрева приблизительно одинаковой, и чтобы в пределах каждой секции оказались трубы одинакового диаметра.
Для уменьшения вычислительной работы желательно число таких секций свести к минимуму.
В качестве примера приводится фиг. 108, на которой зме* евик разбит на три секции — /, // и ///. (На схеме показан только один, из параллельных потоков).
4. Определяют удельное теплосодержание сырья^ на границах указанных секций
?2=?і+Д?і=^і+—у--' ккал\кГ\ (X, 91)
?з=?2+ А?»—?2+ —ккалЫГ, (х, 92)
где л, / и <7~соответственно показывают число труб, поверхность нагрева одной трубы и теплонапряженность поверхности нагрева цан-ной секции; L—расход сырья на одном потоке, кГ/час.
5. Переходят к 'определению точки X змеевика печи, в которой предположительно начинается испарение сырья.
Фиг. 108
Для этого задаются предполагаемым давлением рх в данной точке. По кривой p=^f (t) находят отвечающую этому давлению температуру tx начала испарения в указанной точке. Так
с07
как в начале испарения сырье еще находится в жидкой фазе, то нетрудно определить удельное теплосодержание <7х в этой точке. Сравнивая qx со значениями qv q2^qz (на границах секций), можно установить ту секцию труб, где предположи тельно начинается испарение, т. е. где находится точка X.
Допустим, что точка X находится в пределах последней секции (на фиг. 108 секция ///). Точка X будет делить секцию /// на две части. В одной части труб (п\п) сырье еще находится в жидкой фазе, а в другой части (пт) оно уже нахо-ходится к двухфазном состоянии. Так как в пределах каждой секции теплонапряженность и диаметр труб постоянны, то можно считать, что здесь приращение удельного теплосодержания, сырья прямо пропорционально числу труб, проходимому потоком сырья. Поэтому можно написать
q —q*
(X, 93)
где Пт—общее число труб III секции.
Из уравнения (X, 93) находится число труб участка испарения
Пл~Пт"
6. Определяют приведенную длину участка испарения
/и=пи-// м. (X, 94)
7. Проверяют правильность принятого значения рх. Для этого определяют давление в начале участка испарения по формуле Б. Д. Бакланова [54]:
рл=у рк*+А1я;рк-\-В1я!, (X, 95)
где ри и рк—давления в начале и в конце участка испарения,
кГ/м2;
/и—приведенная длина участка испарения, м; А и В —коэффициенты, равные
0,083•XZ.2
-j6-' (X, 96)
А
B=A
'К'ТЖ- (К, 97)
где X—коэффициент трения, равный в среднем: для атмосферных печей—0,022, для вакуумных—0,019; Z-расход сырья (на одном потоке), кГ/сек;
